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随着航空工业的快速发展,对材料的耐高温性能提出了更高的要求。BTi6431S是一种最新研制的近α高温钛合金,其在600℃的环境下仍然具有很高的屈服强度和抗蠕变性能,在航空航天领域有着巨大的应用前景。但钛合金属于典型的难加工材料,目前绝大多数研究都是对Ti6Al4V合金进行的,还没有看到关于近α钛合金切削性能研究的文献。因此,本文对近α钛合金BTi6431S进行了高速车削实验,对钛合金BTi6431S的切屑形貌特征、切削力、刀具磨损机理等进行了系统的研究。通过分析钛合金BTi6431S的切屑形貌,发现钛合金BTi6431S的切屑形貌为典型的锯齿形切屑,随着切削速度的增加锯齿的齿高增大,频率增加,锯齿状变得更加显著。对切屑的几何特征进行测量和分析,发现当切削速度和进给量增加时,切削比变大,剪切带倾角减小,锯齿化程度增大,且钛合金BTi6431S切屑的锯齿化程度显著高于Ti6Al4V合金。此外,还对切屑的绝热剪切带微观结构演化过程进行了分析,发现随着速度的增加,剪切带由变形带逐渐转变为转变带。对切削力的变化规律进行分析。结果表明切削力随着切削速度或进给量的增加而增加,切削参数的变化对主切削力Fy的影响最大,Fx和Fz较小。此外,刀具磨损使平均切削力逐渐增大,切削力的波动范围增加。且发现切削钛合金BTi6431S的切削力明显大于切削钛合金Ti6Al4V的切削力。对刀具磨损形态进行分析,结果发现在切削钛合金BTi6431S时,刀具切削刃崩碎现象比切削钛合金Ti6Al4V严重。利用SEM和EDS观察分析,发现切削刃口附近区域含有Ti、Al、Sn等工件材料的元素,没有Co和W元素,磨损区域边界含有O元素,这说明了刀具磨损是粘结、氧化和扩散共同作用下产生的结果。另外,在相同的切削长度下,当切削速度为90m/min时,切削钛合金BTi6431S刀具后刀面的磨损量为0.317mm,而切削钛合金Ti6Al4V刀具后刀面的磨损量为0.187mm,这表明了切削钛合金BTi6431S时刀具磨损更为严重。通过分析超声椭圆振动原理和对钛合金BTi6431S进行超声椭圆振动高速车削试验,发现切屑因切削时刀具几何角度的时刻变化而呈现缠绕形管状。且超声椭圆振动使切削力的波动范围减小50%左右,使切削系统更加稳定。此外,超声椭圆振动提高了刀具的耐用度,增加了刀具对工件材料的切除体积。